teknik pembangkitan dan pengujian dengan tegangan tinggi bolak

TEKNIK PEMBANGKITAN DAN
PENGUJIAN DENGAN
TEGANGAN TINGGI BOLAKBALIK
Ciri Ciri Transformator Uji
• Perbandingan lilitan besar
• Kapasitas kVA kecil
• Satu phasa
(kecuali keperluan khusus perlu 3 Phasa)
• Salah satu ujung lilitan di ketanahkan
• Perencanaan isolasi hanya diperhitungkan
sampai tegangan uji maksimum.
(Tidak diharapkan menerima OverVoltage)
• Konstruksi sedemikian sehingga gradien
tegangan (dV/dt) seragam dan osilasi dapat
diabaikan
Konstruksi Transformator Uji
• Pengoperasian singkat
 tidak ada masalah pendinginan trafo
• Sistem Isolasi Minyak
• Inti umumnya Core Type
• Lilitan berbentuk (50-60 kV
– “Polylayer Polyline Wound Disc Winding”
Lilitan Primer digulung di Inti, sedangkan lilitan sekundernya
digulung di luar lilitan primernya. Distribusi tegangan tidak linier,
jadi ditambahkan perisai statis)
Konstruksi Transformator Uji
– Fortesque (100 kV)
Untuk mendapatkan isolasi yang ekonomis dan gradien
tegangan yang seragam maka dililit cara Fortesque. Primer di
dekat inti, lilitan sekunder menjauh membentuk kerucut.
– Fischer
Gulungan primer dililitkan dekat inti, sedangkan gulungan
sekunder dililtkan berturut2 diluarnya sehingg tegang tertinggi
yang terjauh dari inti.
Transformator Kaskade
• Alasan : Tegangan Maksimum ekonomis
adalah 1600 kV
• Transformator dipasangkan secara seri.
• Mempunyai 3 Lilitan
– Primer (tegangan rendah)
– Sekunder (tegangan tinggi)
– Tersier (tegangan rendah dengan diatas
tegangan tinggi, untuk supply ke trafo tingkat
berikutnya)
Transformator Kaskade (Lanj.)
• Untuk 3 tingkat :
– Trafo I : Daya 300%
– Trafo II: Daya 200%
– Trafo III: Daya 100 %
Karateristik Transformator Uji
• Karena lilitan banyak  Perbandingan kumparan besar
 Distributed Capacitance besar  Arus pemuat
(excitasi) besar  Arus Leading  Tegangan menjadi
naik/tinggi  Tidak sesuai perbandingan lilitan.
Mengatasi : Membuat sela udara di dalam inti dan
membesarkan arus
• Distributed Capacitance besar  Reaktansi besar 
Resonansi (Lihat Tabel).
Jika bentuk gelombang tidak sempurna  Distorsi.
Mengatasi :
– Pembangkit gelombang sinus
– Meredam resonansi atau dengan filter
Tabel Frekuensi Resonansi
Tegangan
Sekunder
Pada
Transformator
(kV)
Kapasitas Frekuensi
Resonansi
(kVA)
(Hertz)
Catatan
500
300
315
255
Sebuah terminal dibumikan
dengan 6 buah isolator gantung
paralel
150
2
340
220
Kedua terminal tidak dibumikan
Sebuah terminal dibumikan
77(P.T.)
0.2
1250
750
Kedua terminal tidak dibumikan
Sebuah terminal dibumikan
40
4
1000
Edua terminal tidak dibumikan
Cara Mengatur Tegangan Uji
• Tegangan harus dapat diatur kontinyu dari
nol sampai tegangan nominal
• Pengaturan tegangan dengan cara :
– Digunakan Induction Voltage Regulator (IVR)
– Tahanan atau Reaktor Variabel
– Pembagi Tegangan (Resistor Devider)
– Pembangkit Gelombang Sinus
Pokok-Pokok Pengujian
Pokok Pengujian ditentukan oleh Spesimen
Umumnya pengujian secara lengkap meliputi:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Pengujian Ketahanan Dalam Udara
Pengujian Ketahana Dalam Minyak
Pengujian Ketahan Untuk Tiap Lapisan (isolator)
Pengujian Lompatan (api) dalam suasana kering
Pengujian Lompatan (api) dalam suasana basah
Pengujian tembus (puncture) atau kegagalan
(breakdown)
Pokok pengujian umumnya diterapkan pada alatalat konvensional :
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Mesin
Trafo
Isolator
Kawat dan Kabel
Pemisah (DS - Disconnecting Switch)
Dll.
Alat-alat khusus memerlukan pengujian khusus juga.
Faktor Koreksi Situasi Udara
• Kondisi udara saat diuji tidak standar
• Tabel normalisasi selalu dinyatakan dalam
standar kondisi tertentu.
(JIS, JEC, IEC, VDE, BS, IEEE, etc)
• Perlu koreksi agar dapat dibandingkan.
Kondisi Udara Standar
Menurut JIS C3801 dan JEC Standard 106
Kondisi Standar adalah:
– Tekanan Barometer : 760 mm Hg (1013 mbar)
– Suhu Keliling
: 20 C
– Kelembaban Mutlak : 11 gram/m3
Koreksi Terhadap Tekanan & Suhu
VB
bB
273 + 20 0.386 bB
VS = ------- ; d = ------  ------------ = -----------d
760 273+ tB
273+tB
VS=Tegangan lompatan pada keadaan standar
VB=Tegangan lompatan yang diukur pada keadaan sebenarnya
bB=Tekanan udara pada waktu pengujian (mmHg)
tB =Suhu sekeliling pada waktu pengujian (C)
k = Faktor koreksi (bisa dicari dari grafik)
Koreksi terhadap Kelembaban
VS=kH VB
VS=Tegangan lompatan pada keadaan standar
VB=Tegangan lompatan yang diukur pada keadaan sebenarnya
kH = Faktor koreksi (bisa dicari dari grafik)
Catatan :
Lengkung A,B,C,D,E dan F didasarkan pengalaman di Jepang
Lengkung G dan H adalah menurut IEC
Grafik Koreksi
Jika di gabung maka perumusan menjadi :
kH
VS = VB -----d
Menurut J.Kucera bentuk umum menjadi :
kH
VS = VB (-----) n ;
kD
n= faktor Sela (dari Tabel)
Bila tegangan lompatan berbanding lurus dengan lebar
sela, maka n=1. Ini terjadi pada lebar sela kecil (1m)
bB
Jika n=1; kD = d = 0.289 --------- ; hanya untuk 0.9d 1.1
273+tB
Dimana :
bB = tekanan udara dalam mBar
Besar kD dapat dilihat pada tabel dibawah ini
Kerapatan Udara Relatif
Faktor Koreksi (kD)
0.70
0.72
0.75
0.77
0.80
0.82
0.85
0.86
0.90
0.91
0.95
0.95
1.00
1.00
1.05
1.00
Pengujian suasana Basah
• Tujuan : Meniru kondisi hujan
• Konstruksi : Pipa mendatar dengan lubang
(nozzle) dengan kemiringan tertentu ().
Digerakkan dengan pompa.
• Lompatan Api Basah dipengaruhi oleh:
– Jumlah penyiraman permenit (JIS=3mm/menit)
– Resistivitas air (JIS=1000 Ohm cm)
– Sudut Penyiraman (JIS 45)
Alat dan Sirkuit Pengujian
• Trafo Uji (400V – 100kV; 20 kVA, 30 menit)
Terdapat kump tersier pengukuran 100 V
• Induction Voltage Regulator 220 V, 20 kVA
• Pemutus Beban
• Tahanan Pelindung
tahanan : 1 /Volt (100 kV  100 k)
jarak : 0.7 – 1.1 cm/kV (100kV  1 meter)
Pengukuran : Pembagi Kapasitor
• Memasang Pembagi kapasitor dan
menggunakan Voltmeter atau Ammeter
• V = I/(2fC)  dengan Ammeter
• V = v(C+CS)/C  dengan Voltmeter
CS = apasitas dari Voltmeter
v =tegangan yang diukur oleh (static) Voltmeter
• V = v(C+CS+CO)/C
Rangkaian Pembagi Tegangan
Menggunakan Kapasitor
C
V
I
A
C
C
V
V
Cs
V
Co
v
V
Cs
Pengukuran : Pembagi Tahanan
• Konstruksi : Seperti Pembagi Kapasitor
• Kelemahan :
– Punya batas kemapuan membawa arus
– Mempunyai kapasitansi sasar (stray cap)
– Mempunyai induktansi sasar (stray ind)
(Perlu dipertimbangkan pada frekuensi
tertentu)
• v=V(R1/(R1+R2))
Rangkaian Pembagi Tegangan
Menggunakan Resistor
R2
V
R1
v
Voltmeter Elektrostatik
• Voltmeter yang lazim dipakai untuk
pengukuran Tegangan Tinggi
• Prinsip : Kapasitor Plat sejajar, 1 tetap dan
1 bergerak.
V1
Plat tetap
F
Plat bergerak
V2
Pembangkitan Tegangan Tinggi
Rangkaian Resonansi Seri
• Latar Belakang :
– Bahan Isolator yang diuji bersifat Capacitive
(terutama pada pengukuran kabel)
– Transformator uji bersifat inductive
– Pada suatu saat rangkaian uji dan beban akan
beresonansi (umumnya terjadi saat arus mencapai
limitasi maksimum pada tegangan rendah)
• Akibat :
– Tegangan resonansi akan naik 20 kali .
– Rangkaian akan meledak
• Solusi : Seri Resonan Sirkuit
– Dibuat rangkaian uji yang bisa diatur besar
induktansinya agar terjadi resonansi dengan
beban yang bersifat kapasitip
– Tegangan saat resonansi yang dipakai
sebagai tegangan uji, jadi tegangan supply
harus dikecilkan 20 kali
• Rangkaian :
La
Tr
Lb
C
Rn
Ln
Cn
• Keuntungan:
– Gelombang output dapat dipertahankan
dalam bentuk sinus murni
– Daya yang suplai sangat kecil, antara 5% 10% dari daya pengujian
– Tidak terjadi arus surja saat alat yang diuji
mengalami breakdown, karena saat
breakdown, kapasitansi benda uji berubah,
dan sistem tidak lagi dalam resonansi,
tegangan drop menjadi tegangan suplai
– Dapat di kaskade-kan untuk tegangan lebih
tinggi
– Susunan sederhana dan kokoh